Epoca de fier a civilizației: metalul schimbă lumea

Datorită fierului, sistemul tribal primitiv a fost înlocuit de societatea de clasă emergentă, de formarea statelor și de stabilirea de noi relații comerciale. La începutul Epocii Fierului, a fost creată faimoasa rută comercială a Marelui Drum al Mătăsii.

Oricât de ireal ar suna, totul a început cu fierul de origine extraterestră… Da, fierul a fost fabricat pentru prima dată din meteoriți. Astfel de bunuri din fier aveau un conținut ridicat de nichel. Mai târziu, fierul terestru a fost folosit la fabricarea bunurilor.

În ciuda complexității tehnologice mai mari și a intensității mai mari a forței de muncă necesare pentru fabricarea fierului decât a bronzului, epoca fierului a depășit cu încredere epoca bronzului, deoarece fierul apare mai frecvent în natură decât bronzul. În timpul epocii bronzului, multe bunuri metalice au fost reprelucrate în arme. O penurie de staniu pentru turnarea bronzului este ceea ce i-a forțat pe siderurgiștii antici să înceapă să caute o alternativă. Utilizarea pe scară largă a minereului de fier a dus la îmbunătățirea tehnologiei de producție a metalelor. Până când staniul a redevenit disponibil, fierul era mai ieftin, mai rezistent și mai ușor, iar fierul forjat a înlocuit pentru totdeauna uneltele de bronz.

Cum se producea fierul în zorii Epocii fierului

Tehnologia de fabricare a fierului includea o serie de operațiuni de reducere a acestuia din minereuri și, potrivit experților, a fost descoperită în mileniul al doilea î.Hr. în Asia Mică.

În acest scop se foloseau cuptoare de tip floomerie. Aerul era pompat în cuptoare cu ajutorul unor burdufuri. Primele cuptoare erau în formă de con și aveau o înălțime de aproximativ un metru. Partea inferioară a cuptorului avea duze de aer prin care era alimentat aerul pentru a arde cărbunele. Acest lucru a creat o temperatură foarte ridicată în cuptor, ceea ce a făcut posibilă topirea amestecului încărcat de oxizi de fier și gangă. Ca urmare a reacțiilor chimice, o parte din oxizi fuziona cu ganghea, formând zgură fuzibilă, în timp ce o altă parte se reducea la fier și se topea într-un material poros moale numit bloom. După aceea, siderurgiștii antici spargeau peretele frontal al cuptorului pentru a scoate bloomul de fier. Cu toate acestea, spre deosebire de bronz, metalul în această formă nu era potrivit pentru a fi turnat în matrițe. O floare semăna cu un burete de fier sinterizat sub formă de granule metalice. La cald, bloomul era forjat, ceea ce făcea ca metalul să fie mai rigid și mai omogen. Acest metal era apoi folosit pentru a fabrica diferite obiecte de metal într-un atelier de fierărie. Un fierar încălzea bloomul cu o flacără deschisă și, folosind un ciocan și o nicovală, crea lucrări metalice forjate.

Cum a influențat epoca fierului dezvoltarea civilizației

Cu mult înainte de revoluția industrială, majoritatea oamenilor de la începutul epocii fierului creșteau animale și lucrau în agricultură. Viața era centrată în jurul satului, unde comunitățile cultivau pământul și confecționau manual obiectele esențiale pentru viața lor.

Fabricarea uneltelor din fier a contribuit la facilitarea și eficientizarea muncii agricole. Țăranii au fost capabili să cultive soluri mai dure, ceea ce a făcut posibilă cultivarea și creșterea unor noi tipuri de plante. Același lucru a fost valabil și pentru creșterea vitelor. Modalitățile mai eficiente de a face munca au ajutat la eliberarea de timp.

Dispunând de mai mult timp, oamenii puteau acum să se ocupe și de alte ocupații în afară de agricultură, cum ar fi vânzarea sau comercializarea a ceea ce au cultivat. Unele familii au început să deschidă brutării sau ateliere de cusut și de fierărie. Dezvoltarea fierăriei, la rândul său, a promovat dezvoltarea unor meserii precum prelucrarea pielii, a lemnului și a oaselor. Comerțul a înflorit în această perioadă.

Dezvoltarea tehnologiilor de prelucrare a fierului

Tehnologia de prelucrare a metalelor se dezvolta constant și rapid. În acea perioadă, au apărut armele sudate și oțelul Damasc, în timp ce cuptoarele de tip bloomery au fost înlocuite de cuptoarele Stuckofen mai înalte. La sfârșitul secolului al XIII-lea, aceste cuptoare de patru metri înălțime au început să fie folosite în Europa modernă. Astfel de cuptoare puteau produce până la 250 kg de fier pe zi.

La mijlocul secolului al XV-lea, cuptoarele Stuckofen au fost înlocuite de cuptoarele Blauofen, chiar mai înalte, echipate cu preîncălzire cu aer. Cu toate acestea, aceste cuptoare aveau un mare dezavantaj: temperaturile mai ridicate din cuptoarele Blauofen nu numai că măreau randamentul fierului din minereu, dar creșteau de la 10% la 30% (în comparație cu cuptorul Stuckofen) formarea de „fontă brută” carburată, adică fierul pe care nu se știa cum să îl manipuleze la acea vreme. Aceasta a fost o motivație pentru îmbunătățirea tehnologiei.

Următorul pas în dezvoltarea metodelor de prelucrare a fierului a fost inventarea furnalului înalt. Dimensiunea mai mare, precum și preîncălzirea și alimentarea mecanică cu aer a furnalului înalt, au asigurat că tot fierul putea fi transformat în metal fierbinte. Cuptoarele funcționau în mod continuu și puteau produce până la o tonă și jumătate de metal fierbinte pe zi.

În secolul al XVI-lea, în Europa a devenit popular un proces metalurgic pentru transformarea fierului în metal fierbinte și îndepărtarea carbonului acestuia în timp ce se afla încă în stare lichidă, transformând fierul în oțel.

Mai târziu, tehnologiile pe bază de cărbune, cocsificarea, băltirea și sablarea la cald au început să fie utilizate în mod activ în metalurgie. În 1856, inventatorul englez Henry Bessemer a proiectat un convertor și și-a brevetat tehnologia de producere a oțelului, care a ajuns să fie cunoscută sub numele de procesul Bessemer. .

În secolul XX, cuptoarele cu foc deschis au început să înlocuiască în mod activ convertoarele Bessemer. Dar chiar și aceste cuptoare au devenit depășite până la sfârșitul secolului, când au fost înlocuite de procedeul de bază al cuptorului cu oxigen. Odată cu apariția centralelor electrice puternice ca surse de energie, tehnologia de fabricare a oțelului electric a devenit larg răspândită în industrie, atât pentru producția de metale neferoase, cât și pentru cea de metale feroase.

Secolul XXI a cunoscut propriile ajustări în ceea ce privește prelucrarea fierului, forțându-ne să ne gândim nu numai la beneficii, ci și la daunele pe care metalurgia le produce asupra mediului. În prezent, procesul de utilizare a hidrogenului pentru reducerea directă a fierului din minereu pare a fi cel mai promițător din punct de vedere ecologic. În următoarea etapă a procesului, oțelul este obținut prin topirea particulelor de fier în cuptoare electrice, urmată de adăugarea de carbon.

Procesele inovatoare moderne devin un factor determinant pentru ca metalurgia să își mențină competitivitatea pe piața globală.

În ultimele secole, fierul a îmbunătățit calitatea vieții. Lumea a cunoscut cea mai rapidă creștere în momentele în care au fost descoperite tehnologii de prelucrare mai avansate. Realizările industriei metalurgice de la mijlocul secolului al XVIII-lea au dus la dezvoltarea rapidă a ingineriei mecanice și la o adevărată revoluție în domeniul mașinilor.

La fel cum Epoca Fierului a schimbat modul de viață al omenirii cu secole în urmă, este foarte posibil ca cea de-a patra revoluție industrială în plină expansiune să fie începutul unei noi ere în dezvoltarea civilizației noastre.

.